元器件SiP知識：面向系統集成封裝技術

　　多年來，集成化主要表現在器件內CMOS晶體管的數量，比如存儲器。隨著電子設備復雜程度的不斷增加和市場需求的迅速變化，設備制造商面臨的集成難度越來越大，開始采用模塊化的硬件開發，相應地在IC上實現多功能集成的需求開始變得突出。SoC在這個發展方向上走出了第一步。但受到半導體制造工藝的限制，SoC集成的覆蓋面有固定的范圍。隨著網絡與通信技術的普及，物理層前端硬件(模擬系統)是多數系統中必要的組成，以SoC實現這類系統的單芯片集成有明顯困難。

　　封裝載體與組裝工藝

　　是構成SiP技術要素

　　構成SiP技術的要素是封裝載體與組裝工藝。前者包括PCB，LTCC，SiliconSubmount(其本身也可以是一塊IC)。后者包括傳統封裝工藝(Wirebond和FlipChip)和SMT設備。無源器件是SiP的一個重要組成部分，其中一些可以與載體集成為一體(Embedded，MCM-D等)，另一些(精度高、Q值高、數值高的電感、電容等)通過SMT組裝在載體上。SiP的主流封裝形式是BGA。就目前的技術狀況看，SiP本身沒有特殊的工藝或材料。這并不是說具備傳統先進封裝技術就掌握了SiP技術。由于SiP的產業模式不再是單一的代工，模塊劃分和電路設計是另外的重要因素。模塊劃分是指從電子設備中分離出一塊功能，既便于后續的整機集成又便于SiP封裝。電路設計要考慮模塊內部的細節、模塊與外部的關系、信號的完整性(延遲、分布、噪聲等)。隨著模塊復雜度的增加和工作頻率(時鐘頻率或載波頻率)的提高，系統設計的難度會不斷增加，導致產品開發的多次反復和費用的上升，除設計經驗外，系統性能的數值仿真必須參與設計過程。

　　優化系統性能

　　提高集成度

　　與在印刷電路板上進行系統集成相比，SiP能最大限度地優化系統性能、避免重復封裝、縮短開發周期、降低成本、提高集成度。對比SoC，SiP具有靈活度高、集成度高、設計周期短、開發成本低、容易進入等特點。SiP將打破目前集成電路的產業格局，改變封裝僅僅是一個后道加工廠的狀況。未來集成電路產業中會出現一批結合設計能力與封裝工藝的實體，掌握有自己品牌的產品和利潤。目前全世界封裝的產值只占集成電路總值的10%，當SiP技術被封裝企業掌握后，產業格局就要開始調整，封裝業的產值將會出現一個跳躍式的提高，這是我國發展有自主知識產權的先進封裝技術的良好時機。

　　SiP技術優勢在無線通信中充分顯露

　　SiP技術可以應用到信息產業的各個領域，但目前研究和應用最具特色的是在無線通信中的物理層電路。商用射頻芯片很難以用硅平面工藝實現，使得SoC技術能實現的集成度相對較低，性能難以滿足要求。同時由于物理層電路工作頻率高，各種匹配與濾波網絡含有大量無源器件，SiP的技術優勢就在這些方面充分顯示出來。目前SiP技術尚屬初級階段，雖有大量產品采用了SiP技術，其封裝的技術含量不高，系統的構成與在PCB上的系統集成相似，無非是采用了未經封裝的芯片通過COB技術與無源器件組合在一起，系統內的多數無源器件并沒有集成到載體內，而是采用SMT分立器件。

　　在SiP這一名詞普及之前就已經出現了多種單一封裝體內集成的產品，歷史原因造成了這些產品至今還沒有貼上SiP的標簽。最早出現的模塊是手機中的功率放大器，這類模塊中可集成多頻功放、功率控制、及收發轉換開關等功能。另外三維多芯片的存儲模塊，邏輯電路與存儲電路的集成也處于這種情況。